但啟聯(lián) 秦順全 魏凱 鄧鵬 苑仁安

摘要：為探討平面梁?jiǎn)卧獰o(wú)應(yīng)力狀態(tài)量與單元預(yù)制構(gòu)形的關(guān)系，通過(guò)分析平面梁?jiǎn)卧诠?jié)點(diǎn)位移下的幾何構(gòu)形變化，建立了平面梁?jiǎn)卧A(yù)制構(gòu)形參數(shù)與單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，并以懸臂梁為例，以兩種線形為輸入，對(duì)關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，單元無(wú)應(yīng)力構(gòu)形與單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量之間相互對(duì)應(yīng)，不同的單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量對(duì)應(yīng)不同的單元預(yù)制構(gòu)形;兩種線形對(duì)應(yīng)的單元預(yù)制構(gòu)形不相同，但二者對(duì)主梁節(jié)段拼裝時(shí)節(jié)點(diǎn)標(biāo)高控制無(wú)本質(zhì)影響。對(duì)實(shí)際工程而言，只要確保節(jié)點(diǎn)標(biāo)高滿足目標(biāo)線形標(biāo)高控制要求，梁段的預(yù)制構(gòu)形可不同。

關(guān)鍵詞：平面梁;分階段成形結(jié)構(gòu);預(yù)制節(jié)段;無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量;預(yù)制構(gòu)形;施工

中圖分類號(hào)：U445.47? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：

Abstract： In order to investigate the relationship between the unstressed state amount and the prefabricated configuration of the plane beam element， the mathematical relationship between parameters of the prefabricated configuration and the unstressed state amount of the plane beam element was established by analyzing the geometrical configuration of the plane beam element considering the displacement of the joint. Taking a cantilever beam as an example， two types of alignment were used as inputs to verify the mathematical relationship. The results show that there is a one-to-one correspondence between the unstressed configuration and the unstressed state amount of the element. The unstressed state amounts of different elements correspond to different prefabricated configurations. The prefabricated configurations of the two alignments are different， but they have no influence on the joint elevation control when assembling the main beam segments. For practical engineering， the prefabricated configuration of the beam segment can be different as long as the joint elevation meets the elevation requirement of the target alignment.

Keywords： plane beam; structure formed in stages; precast segments; unstressed state amount; precast configuration; construction

預(yù)制節(jié)段施工方法[1-3]是將梁體分為若干節(jié)段，在工廠或工地附近制梁場(chǎng)預(yù)制后，在橋位處進(jìn)行組拼形成橋梁的一種施工方法，該方法經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效，節(jié)段便于工廠化生產(chǎn)，質(zhì)量易于控制，在現(xiàn)代橋梁施工中被廣泛采用。采用預(yù)制節(jié)段施工方法的關(guān)鍵是確定并精確制造出能滿足主梁線形的所有梁段。對(duì)于主梁節(jié)段預(yù)制，常用的方法有長(zhǎng)線法[4-5]和短線法[6-9]。長(zhǎng)線法是按設(shè)計(jì)的制梁線形制作固定曲線底座，預(yù)制節(jié)段在該固定底座上逐段生成，由于各節(jié)段間的相對(duì)幾何關(guān)系由底座曲線所確定，精度易于控制。該方法對(duì)臺(tái)座穩(wěn)定性和預(yù)制施工場(chǎng)地要求較高。短線法是在同一可調(diào)支架上逐段制造所有梁段的方法，它以已完成預(yù)制的相鄰節(jié)段一端作為端模，通過(guò)調(diào)整與端模的角度實(shí)現(xiàn)預(yù)制節(jié)段的線形，制造梁段的線形在與已成梁段的匹配中實(shí)現(xiàn)，其精度主要取決于線形的調(diào)整精度。長(zhǎng)線法和短線法制造梁段前需準(zhǔn)確計(jì)算主梁的制造線形，以使梁段在組拼后線形滿足主梁設(shè)計(jì)線形要求。

近年來(lái)，有學(xué)者基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法思想，對(duì)預(yù)制節(jié)段施工主梁節(jié)段制造和安裝問(wèn)題展開(kāi)了研究。余昆等[10]針對(duì)鋼箱梁斜拉橋懸臂拼裝施工線形控制問(wèn)題，提出基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法理論的主梁線形控制的方法，通過(guò)主梁制造線形推算梁段間相對(duì)幾何關(guān)系，用以指導(dǎo)梁段的制造和安裝，使最終成橋狀態(tài)內(nèi)力和線形滿足目標(biāo)要求。吳運(yùn)宏等[11]針對(duì)鋼箱梁斜拉橋主梁線形控制問(wèn)題，提出考慮內(nèi)力修正的主梁節(jié)段預(yù)制尺寸確定方法。顏東煌等[12]基于自適應(yīng)無(wú)應(yīng)力構(gòu)形控制思想，推導(dǎo)了主梁節(jié)段軸線夾角及節(jié)段制造參數(shù)公式。以上方法在確定節(jié)段預(yù)制構(gòu)形時(shí)，均需事先獲得主梁制造線形，由制造線形通過(guò)幾何遞推確定梁段間相對(duì)幾何關(guān)系和梁段預(yù)制參數(shù)，過(guò)程較繁瑣。

無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法理論[13-15]闡明了結(jié)構(gòu)施工過(guò)程與最終成形狀態(tài)之間的關(guān)系，指出分階段施工橋梁控制的核心是構(gòu)建單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量。單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量是結(jié)構(gòu)單元本身的穩(wěn)定固有量，表征了單元無(wú)應(yīng)力時(shí)的幾何尺寸和形狀，將其回歸到單元預(yù)制構(gòu)形確定并用以指導(dǎo)節(jié)段的預(yù)制施工，具有工程實(shí)際意義。文獻(xiàn)[16]建立了基于平面梁?jiǎn)卧姆蛛A段成形結(jié)構(gòu)線形控制方程，由方程可直接求解結(jié)構(gòu)單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量。若要用單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量來(lái)確定單元預(yù)制構(gòu)形，首先需明確二者間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。筆者通過(guò)對(duì)矩形平面梁?jiǎn)卧冃芜^(guò)程分析，建立單元無(wú)應(yīng)力狀態(tài)量與預(yù)制構(gòu)形參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過(guò)數(shù)值算例對(duì)關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證。